Impression 3D pour l'enseignement de la chimie et d'autres sciences expérimentales

Pour information, l'essentiel de cette page Web a été écrite avec BlueGriffon.
Le niveau de difficulté d'écriture d'une telle page Web est similaire à celui de Libreoffice Writer.

Bertrand Emery met ses cours d'OC de Conception assistée par ordinateur à disposition sur le site Web du collège Calvin.
Il a donné une formation au SEM sur la conception d'objets 2D, 2.5D et 3D. À suivre lorsqu'elle sera renouvelée.

La feuille distribuée aux participants, versions : .pdf et .odt.

Origine de la présentation

Mes contacts avec Tania Grippi au collège Claparède, pour qui j'ai imprimé plusieurs objets utiles à la chimie avec mon imprimante 3D.
Je les montrerai après un tour de table et la discussion sur les objectifs de ce mercredi à thème.

Objectif de cette réunion - présentation

1) Montrer quelques possibilités concrètes d'utilisation de l'impression 3D en chimie et dans d'autres sciences expérimentales et aussi en mathématiques.

2) Discuter de vos désirs et objectifs de cette demi-journée.

3) Montrer des réalisations pratiques.

4) Montrer quelques possibilités offertes par le SEM dans ce domaine.

5) Présenter les étapes de la conception à la réalisation d'un objet.

6) Quelques possibilités possibles lors de l'impression.

7) Présenter des logiciels, en particulier FreeCAD et Cura.
Je montrerai des sources d'information.

8) Discuter de projets.

Voir ma page Web sur l'impression 3D pour des informations et des liens vers d'autres informations que j'ai sélectionnées.

Étapes de la conception à la réalisation d'un objet

° Imaginer l'objet désiré.
° Faire un croquis aussi précis que possibles, avec des dimensions.
Est-il réalisable sur une imprimante 3D?
dimensions - résistance à la température- solidité - couleur(s) - transparences
- difficultés techniques plus difficiles à prévoir.
° Modéliser l'objet avec un logiciel de conception d'objet 3D.
° Exporter au format  .stl
° "Slicer", pour le transformer en un "fichier gcode", qui sera utilisé par l’imprimante 3D.
° Régler l'imprimante 3D pour s'assurer que l'impression démarre bien.
° Attendre, car l'impression prend généralement plusieurs heures, voir des dizaines d'heures.
° Contrôler que le résultat correspond à ce qui était désiré.
Si ce n'est pas le cas, retour à la case départ :-)

Quelques difficultés possibles lors de l'impression.

Il y a deux difficultés à tenir en compte lors de l'impression.
° Une partie d'un objet ne peut pas être imprimés en l'air. Il faut qu'il y ait quelque chose qui la retienne.
C'est la raison pour laquelle, dans la phase de "Slicer", pour convertir le fichier .stl que nous avons créé ou téléchargé, il faut ajouter parfois des supports.
Cela peut souvent se faire automatiquement, mais parfois on doit en ajouter manuellement.
Après l'impression, il faudra les enlever, ce qui peut s'avérer compliqué.
° L'objet que l'on imprime peut se décoller du plateau, dans ce cas il bouge avec la tête d'impression et on a juste du fil partout, c'est raté. Deux raisons possibles à cela.
i) Au départ, la tête d'impression est trop éloignée du plateau. Le fil est dès le départ imprimé "en l'air" et déposé sur rien.
Dans ce cas, il faut régler la distance entre la tête d'impression et le plateau.
- c.f. https://www.youtube.com/watch?v=NsGcuY3tY2w  après 4'30''.
- c.f. https://www.youtube.com/watch?v=6AbovudN1vc   "Guide pour bien débuter dans l'impression 3D !"
    Après 3'10'', jusqu'à 5'05'.'
ii) La partie qui touche le plateau au départ est de très petite surface.
Dans ce cas, soit on ajoute de supports, soit on place un "raft", une impression d'une couche peu épaisse, mais de surface raisonnable, pour une meilleure adhésion au plateau. À la fin, il faudra enlever ce "raft" et le point de contact avec notre objet ne sera pas très joli.

Un autre problème qui est arrivé à Tania Grippi. En mettant des porte-éprouvettes au lave-vaisselle, ils se sont déformés.
Il existe des centaines de matières fils à imprimer.
° Différents types de plastique peuvent être imprimés.
° Du métal peut être imprimé, sur des imprimantes spécialisées.
° Du chocolat, des glaces, des pizzas, de la peau, etc. sont imprimables.
° Les couleurs peuvent varier.
° Du bois ou des métaux peuvent avoir été incrustés dans la matière.

Au SEM et chez les particuliers "normaux", c'est du plastique PLA qui est imprimé ou parfois de l'ABS.
L'ABS est plus compliqué à imprimer et dégage des vapeurs toxiques.
Parmi les PLA, il existe beaucoup de variantes, en plus de la couleur.

Le PLA standard, s'imprime à une température de 200 °C (environ) et il se déforme à une température de 60 °C, donc pour de faibles températures.

J'ai acheté du PLA TEC
c.f. ProFill PLA-TEC Hight Temperatur Resistant Material.
Je l'ai imprimé à une température de 240 °C.
À 90 °C, il ne se déforme pas.
On peut encore faire un post-traitement et le chauffer à 110 °C durant 20 minutes, pour qu'il devienne encore plus résistant.

Imprimantes disponibles au SEM (Service École et Média )

Le SEM possède 3 imprimantes 3D, pouvant être utilisées à des fin pédagogiques.
° Une Makerbot Replicator. Prix autour de 2'000.- CHF. ( Test de cette imprimante 3d )
° Une Ultimaker 3, avec 2 têtes d'impression. Utile pour des supports compliqués. (prix > 3'000.- CHF).
° Une Creality Ender 3, plus simple, de prix inférieur à 400.- CHF.

Qu'est-ce que FreeCAD ?

FreeCAD est un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur (Computer-Aided Design) de modélisation d'objets en 3 dimensions.
Il est orienté technique et précis, pas artistique, malgré qu'il est possible de concevoir des objets artistiques avec FreeCAD. La référence pour la conception d'objets 3D artistiques est Blender.

Quelques avantages de FreeCAD

La prise en main est très rapide, après quelques minutes on peut déjà.
Après 3 cours, mes élèves ont été capable de concevoir des objets complexes.
Il est très complet, après une centaine d'heures d'utilisation et d'apprentissage, je suis loin d'avoir fait le tour.
Pour ceux qui le désirent, tous les objets peuvent être programmés avec le langage Python.
On peut étendre ses fonctionnalités, avec des macros et des codes en Python.
° Il est libre et open source.
° Il est en développement actif, à sa version 0.18 en novembre 2019, la version 0.19 est en cours de développement.
° Il fonctionne sous Linux, Windows et Mac.
J'ai fait 3 vidéos, qui explique comment installer FreeCAD sous chacun des 3 principaux systèmes d'exploitation.

Pour plus d'informations sur FreeCAD, voir ma page Web sur ce logiciel.

Deux "Slicers" les plus utilisés.

1) Cura, de Ultimaker, logiciel gratuit mais non open source. Très complet, c'est celui qui est utilisé au SEM.
2) Simplify 3D, logiciel payant, environ 160.- CHF, qui est une référence.

J'ai commencé par utiliser Cura, il y a 3 ans. Suite à diverses lectures et vidéos, je suis passé à Simplify 3D que je connais mieux. Depuis, Cura a énormément évolué et vaut certainement Simplify 3D. Peut-être qu'un de ses désavantage pour un débutant est la quantité de paramètres disponibles. Pour une personne expérimentée, cela peut devenir un avantage.


Comme teste, voici quelques exemples de créations, visibles à partir de leur fichier .stl
Utilisation du code du site : Stl Viewer Javascript Plugin.


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Page mise à jour le 21 janvier 2020 par Bernard Gisin     ( Envoyer un e-mail )
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